高エンタルピーアーク加熱設備

高エンタルピーアーク加熱設備
国	アメリカ合衆国
支店	アメリカ空軍
役割	試験施設
ニックネーム	熱

アーノルドエンジニアリング開発コンプレックスの高エンタルピーアーク加熱施設は、材料と構造の開発をサポートするために、広範囲の速度と圧力高度での極超音速飛行の空力地上試験シミュレーションを提供します。この施設は、制御された高電圧直流電気アーク放電によって空気を最大13,000ランキン度まで加熱できるHEAT-H1、HEAT-H2、HEAT-H3 の3つのアークヒーターで構成されています。^{[1]テストユニットは}米国空軍 が所有し、ナショナルエアロスペースソリューションズが運営しています。

HEAT-H1 テスト ユニットは、極超音速ミサイル、宇宙アクセス システム、再突入体用の熱保護材料、ノーズチップ、電磁開口部および構造の適格性評価のための高圧、高エンタルピーテスト条件を提供する、高性能アーク加熱設備です。テスト ユニットは、ヒーター プレナムを形成する電気的に分離された 200 セグメントを持つセグメント化アーク ヒーターを使用します。プレナムの反対側の端に陽極と陰極がある独自のセグメント化構造により、アークを固定長に保持して、ヒーターの効率、高圧での総エンタルピー、およびフローの均一性を最適化することができます。ヒーターの通常の動作条件は約 20,000 ボルト、1,200 アンペアで、高よどみエンタルピーで ヒーター チャンバーの圧力が最大 120 ATMになります。

H1 テスト セルには、複数の支柱を備えたプログラム可能な回転式モデル注入システムが装備されており、1 ～ 7 個のテスト モデルをテスト フリー ジェットに順番に配置して、事前に設定された滞留時間内に配置できます。さまざまな構成の過渡キャリブレーション プローブを使用して、テスト ジェット内の熱流束と圧力条件を定義できます。

HEAT-H2 テスト ユニットは、アーク加熱式熱気流トンネルで、高マッハ数での高エンタルピー フローと動圧を提供し、圧力高度 120 気圧までの極超音速飛行をシミュレートします。H2 は、N-4 Huels タイプのアーク ヒーターを使用して高温高圧の空気を生成し、極超音速ノズルから真空のテスト セルに膨張させます。

アークヒーター ドライバー、さまざまなノズル/スロートの組み合わせ、真空テスト セル、および排気装置を組み合わせることで、マッハ数 5 ～ 9 の高エンタルピー フローが可能になります。注入空気の方向と分布を選択して、フロー全体のエンタルピー分布を最適化し、特定のテスト要件に適合させることができます。HEAT-H2 では、選択された動作条件で 20 分以上の実行時間が可能です。

HEAT-H3 テスト ユニットは、フルスケールおよび大型ミサイルや再突入サンプルおよび構造のテストに十分なサイズと性能を備えた大型の高圧アーク設備を提供するために開発されました。H3 は 12 モジュールで、H1 の 50% の幾何学的スケールアップです。テスト ユニットは、H1 の 2 倍以上の電力レベルと質量流量で動作するように設計されており、動作圧力は最大 150 atm です。

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